(北京工业大学环境与能源工程学院 传热强化与过程节能教育部重点实验室 传热与能源利用北京市重点实验室 北京 100124)

随着我国能源危机和环境问题的日益严峻，可再生能源和节能技术的研究与应用受到广泛关注。在各种节能技术中，工业余热的回收和利用成为研究热点。有机朗肯循环(ORC)是低温工业余热利用的重要技术之一，在中低温热发电技术方面有着天然的优势[1-2]。目前，大规模余热利用的ORC发电系统已较为成熟，广泛应用于中低温余热发电等工程项目中[3]。而中小规模的低温热源ORC发电系统还处于实验室研究阶段。目前，大量研究结果表明，膨胀机作为有机朗肯循环系统的关键部件，其性能对有机朗肯循环具有重要影响。因单螺杆膨胀机具有结构简单、体积小、单机容量大、振动小、受力平衡、膨胀比高等特点，被认为是最适合应用于ORC系统的膨胀机类型之一。Zhang Yeqiang等[4]研究表明，采用R123工质，膨胀机为单螺杆膨胀机，膨胀比为4.6时，轴效率为57.9%，系统最大循环热效率为6.5%。Lei Biao等[5]研究表明，采用R123为工质，当单螺杆膨胀机最大膨胀比为8.5时，轴效率为55%，系统循环净效率为7.98%。

膨胀机的不可逆损失是影响膨胀机性能的主要因素，包括泄漏、机械损失、进排气压力损失、传热损失等。在大型ORC系统中，因膨胀机体积较大，散热损失的影响相对较小，但在小型循环系统中，膨胀机体积小，比表面积增大，散热损失的影响相对较高。因此，有必要对小型膨胀机的散热损失进行研究。……